Елементний склад Землі визначило зіткнення двох астероїдів

Елементний склад сучасної Землі сформувався, швидше за все, в результаті акреції з навколишнього космічного простору газу, який утворився при зіткненні двох астероїдів. Відразу дві статті, що підтверджують таку гіпотезу, вийшли в новому номері. Одна з наукових груп зробила такий висновок, дослідивши ізотопний склад магнію, а інша запропонувала подібний механізм на основі утримання на Землі летючих елементів.


Сучасний елементний склад Землі та інших небесних тіл з диференційованою структурою досить сильно відрізняється від складу, наприклад, хондритових метеоритів, які відповідають складу протопланетного диска, з якого були утворені. Прийнятим зараз поясненням цієї відмінності є акреція Протоземлею газу або твердих тіл з навколишнього простору. Однак чому у захопленої матерії був саме такий склад, все ще залишається незрозумілим. Запропоновані раніше моделі захоплення метеоритів не могли пояснити ізотопний склад магнію або підвищений порівняно з іншими елементами вміст у земних силікатах індія.


У своїх нових роботах дві групи вчених запропонували використовувати для пояснення елементного складу Землі механізм газової аккреції. За припущенням вчених, захоплений згодом газ утворився при зіткненні двох планетезималей. У результаті такого зіткнення тверді породи поверхні небесних тіл спочатку плавилися, а потім і випаровувалися. Через те, що швидкість газу, що утворився, була достатньою, щоб покинути гравітаційне поле планетезималей, він потрапляв у космічний простір, після чого захоплювався молодою Протоземлею.

Для підтвердження своєї гіпотези міжнародний колектив вчених з Великобританії, США і Німеччини вивчив відмінність співвідношення ізотопів магнію-25 і магнію-24 на Землі і в хондритових метеоритах. Незважаючи на те, що відмінність це досить невелика і становлять близько 0,04 проміле, визначити її можна з дуже хорошою точністю, тому автори виключають можливість помилки вимірювання навіть такої невеликої величини.

Вчені відзначають, що при випаровуванні породи з поверхні астероїда або планетезимали ізотопний склад магнію змінюється і газ насичується більш важким ізотопом магнію-25. За припущенням дослідників, процес плавлення і подальшого випаровування породи міг бути запущений зіткненням з іншим подібним тілом. Запропонований механізм узгоджується не тільки з ізотопним складом магнію, але з геохімічними даними для ізотопного складу кремнію, алюмінію і заліза.

При цьому вчені відзначають, що випаровування розплавленої речовини з поверхні характерне тільки для космічних тіл з диференційованою структурою розміром в 10 відсотків від земного і менше. Для тіл більшого розміру швидкості спареного газу буде недостатньо для того, щоб подолати гравітацію.

Схожий механізм формування складу аккреційного газу запропонувала і група британських вчених. У своїй роботі дослідники спробували пояснити знижений вміст на Землі цинку, срібла, вісмута, свинцю та деяких інших елементів середньої летючості. Згідно з існуючою зараз гіпотезою, на Протоземлі ніяких з цих елементів практично не було, а з'явилися вони теж в результаті газової аккреції.

Для того щоб пояснити необхідний склад акреційного газу, вчені провели модельний експеримент, в якому контрольовано плавили базальтову породу складу, близького до складу планетезималей, при температурі від 1300 до 1700 градусів за шкалою Цельсія при повній відсутності кисню. Виявилося, що в результаті такого процесу дійсно утворюється пар, за своїм елементним складом набагато ближче до земного, ніж небулярний, що пояснює, наприклад, аномалію змісту індія.


Незважаючи на те, що вчені у своїх дослідженнях прийшли до схожих висновків, один з механізмів передбачає, що зіткнення необхідно тільки для того, щоб запустити механізм випаровування в умовах, близьких до рівноважних, а інший є чисто кінетичним і передбачає викид речовини необхідного складу безпосередньо в процесі зіткнення. На даний момент неясно, чи немає між ними протиріччя.

За припущенням однієї з груп дослідників таке зіткнення астероїдів могло бути викликано зміною гравітаційного поля в результаті гігантського зіткнення, яке призвело до утворення Місяця. Теорія гігантського зіткнення не є єдиною теорією походження Місяця, і щоб її довести, вчені використовують різноманітні методи, в тому числі, наприклад, досліджуючи процеси при ядерному вибуху.

COM_SPPAGEBUILDER_NO_ITEMS_FOUND